遥操作手术高清视频无线传输技术研究

发布时间：2020-06-18 04:36

【摘要】：遥操作手术是针对改善传统手术的复杂性与局限性所提出来的,本文主要对遥操作手术中的视频传输系统进行研究,在此传输系统中手术室与操作端分置于两个独立空间,需将高清摄像机采集的多角度手术过程传输到控制端实现信息交互。为简化手术室环境避免布线,视频数据使用无线射频进行传输,为减少传输带宽对视频进行压缩并且为避免架设多个发送端和接收端,采用多路数据整合发送。本文通过遥操作手术的应用环境,对视频传输系统进行分析与设计。研究几种压缩标准,通过测试序列中得出PSNR、码率、编码速度等指标,得出H.264标准较其他标准在重建画质、压缩比和算法效率方面具有优越性。研究视频数据的整合方式,将用于信道纠错的交织编码应用于数据整合,解决了时延问题。分析对比多种无线技术,对WIFI技术中OFDM与MIMO技术进行研究,得出OFDM和MIMO技术提高了频谱利用率与信道容量。本文在DSP平台和FPGA平台分别实现了H.264压缩和交织编码,最后通过网络协议的打包实现了对WIFI模块的应用。最终实现了四路1080P@30f视频数据的压缩、整合与发送,传输距离大于15米,通过测试仿真与整体实验验证实验成功。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.8
【图文】：

遥操作,通信系统

图 1.1 遥操作手术及通信系统的组成2 国内外研究现状2.1 国外研究现状20 世纪 80 年代，由于手术器械受限于转动角度与精细程度，且只能为外科医生二维的手术视野，使得外科手术技术进入到“微创化”时代，但因种种因素限制了外术向更细致更复杂的技术层面拓展，造成了手术技术的停滞不前[7]。21 世纪，手器人以极其迅速的开发速度，配合全新的设计理念及效果被誉为外科手术发展史次里程碑式的进步。在美国、日本、意大利等西方发达国家对此项技术研发的人力力的大力支持下，手术机器人技术逐渐成为微创外科手术的使用主流，这一发展表了第三代外科手术时代的到来[8][9]。而机器人手术系统向更高层面发展的良好契是 1994 年美国 ComputerMotion 公司名为伊索（Aesop）的微创手术自动定位系统功研制[10]。1995 年，美国航空航天管理局(NASA)与美国的微灵巧系统公司(Micro Dextstems company)合作，使 Micro Dexterity 系统被成功研制[11]，该系统是一套机器人显微外科手术系统，且只专注于眼部精密手术。此系统历史性的将遥操作的控制

达芬奇,通信系统,机器人,医生

像传输系统的不足在于分辨率低，医生在显示器中辨别组织关系较难，行充分练习后才可操作，为解决这一问题达芬奇机器人在 2006 年将视频 WXGA（1280*768 像素），而 2009 年，达芬奇机器人将视频分辨率900 像素，由于开发人员有意识地模拟开放手术下医生手眼的真实情景，及两个主操纵手位置的巧妙布置，使医生在操纵主操作臂时，得到更真实受，这种类似于操纵自己手臂的方式，最大化的增加了医生在手术过程感觉。不可忽视的是，达芬奇手术机器人系统虽然在微创手术领域的成要的，但同时也存在着一些方面的不足：例如其受三维内窥镜尺寸的影的深度信息不足；在手术过程中医生无法通过手术末端器械与环境间的手术过程中的触觉反馈，这完全不利于医生接下来的操作和判断。但这Vinci 手术机器人系统在商业微创手术机器人系统中成为世界上最热门、存在。

【参考文献】